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Principe de Huygens

Posté par
ManoaUnDemi
19-09-15 à 17:28

Bonjour, nous avons récemment vu le principe de Huygens en cours.

J'ai un peu de mal avec ce dernier...

Le principe est-il simplement ceci : Lorsque l'on considère un front d'onde plane, tout point de ce front d'onde plane devient une source d'onde sphériques en phase avec les ondes du front d'onde initial. Les ondelettes ainsi créés, appelées ondelettes de Huygens, se déplaceront durant une intervalle de temps t, leur somme créant ainsi un nouveau front d'onde.

Est-ce correct ? Y-a-t-il autre chose d'important à dire à ce sujet ? Et surtout : En quoi ce principe explique-il- le comportement ondulatoire de la lumière ?

Je vous remercie

***Edit gbm : niveau changé en accord avec ton profil***

Posté par
ManoaUnDemi
re : Principe de Huygens 19-09-15 à 17:37

Et aussi, SVP, en quoi il permet d'expliquer la loi de la réflexion ainsi que celle de la réfraction ?

MERCI !

Posté par
flaja94
re : Principe de Huygens 19-09-15 à 19:48

Bonjour,

voir wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Principe_de_Huygens-Fresnel

les parties d'ondes sphériques qui partent de points distincts vers les côtés s'additionnent, mais leurs phases sont différentes et leur somme totale est nulle.
seules les parties des ondes à l'avant ne sont pas détruites par interférence avec les ondes émises des points voisins.

réfraction : image de droite la distance optique entre 2 plans d'onde est constante (distance * indice de réfraction)
(Je suis étonné de n'avoir pas trouvé de site plus clair)

réflexion : -idem- mais dans un milieu avec le même indice.

Le fait que la lumière puisse être transmise ou réfléchie peut être expliqué par le fait qu'elle est ré-émise dans toutes les directions à chaque instant.
Le résultat des interférences qui se neutralisent aboutit au fait qu'elle se déplace sous la forme d'une onde simple.

Le livre de Feynman : QED the strange theory of Light and Matter
explique très bien cela dans ses 2 premiers chapitres.
(en Français je crois : Lumière et matière - Une étrange histoire)

bon courage.

Posté par
ManoaUnDemi
re : Principe de Huygens 20-09-15 à 10:24

Merci pour votre réponse. Mais je vous avoue que ça reste encore assez flou. Quand je réfléchis à ce principe je me dis que :

Lorsque qu'une onde plane se propage et que l'on en isole un front d'onde, un point P de ce front d'onde devient une source ponctuelle d'onde sphérique (de même phase, amplitude et fréquence ? que l'onde initiale.

(Les ondes sphériques émises sur les côtés sont détruites par opposition de phases les unes avec les autres et leur somme est nulle, elles sont donc détruites et donc pas émises ? )

Reste les ondes en avant et en arrière, les ondes se propageant vers l'avant vont interférer les unes avec les autres, mais étant donné leurs différences de phases, certaines, en se superposant, donneront des maxima : car la somme de leurs amplitudes vaut k. où k appartients aux entiers (0 compris) et des minima lorsque la somme de leurs amplitudes vaut k./2. Ces maxima et minima correspondent dont aux traits clairs et sombres sur la figure de Huygens.

En parcourant une distance c.t les ondes circulaires vont finalement former un nouveau front d'ondes planes.

Il semblerait que la lumière émettant des rayons lumineux dans toutes les directions, elle suit ce principe de propagation ondulatoire.

En revanche, qu'en est-il des ondes se propageant vers l'arrière ? Et comment associer ce principe à la réfraction et la réflexion ? Y-a-t-il autre chose à ajouter qui pourrait améliorer ma compréhension du sujet ?

flaja94, merci pour les explications, et en ce qui concerne Wikipédia (je ne comprends pas vraiment ce que ca ajoute comme élément ) et (je ne trouve malencontreusement pas le livre dont vous m'avez parlé en PDF... Mais dans tous les cas, merci

Je cherche à comprendre ce sujet le mieux possible car cette année est spéciale en Belgique en ce qui concerne la Bac 1 Médecine donc je me dois de me donner à fond et de tout faire pour ne pas avoir de regrets, MERCI A TOUS POUR VOTRE AIDE !

Posté par
flaja94
re : Principe de Huygens 20-09-15 à 11:14

Bonjour,

Pour voir ce qui se passe, on peut le faire avec la surface de l'eau :
si on touche l'eau, il se produit une onde circulaire.
Si l'on met une barrière avec 2 trous, on voit que l'onde repart des 2 trous après la barrière (expérience des fentes de Young).
Ce qui confirme le fait que l'onde est sans cesse ré-émise.

Effectivement, il n'y a pas de pdf en ligne pour le livre de Feynman.
Mais voici le chapitre 26 du cours de Feynman sur le principe de Fermat :
http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_26.html

tout cela est cohérent avec le principe de Fermat :
la lumière suit le chemin le plus court entre 2 points
(en fait les chemins extremums (ou extrema) : les chemins localement les plus courts ou les plus longs)

explication : quand on prend un chemin quelconque entre 2 points A et B,
il existe des chemins voisins plus longs (d'un quart de longueur d'onde par exemple)
et des chemins plus courts (différents d'une demi longueur d'onde du précédent)
la somme de toutes ces ondes va donner un résultat total nul.

Par contre pour les chemins extremums, le plus court chemin par exemple,
il y aura des chemins voisins plus longs,
mais pas de chemins voisins plus courts pour neutraliser les chemins plus longs de moins d'une demi longueur d'onde.

Les chemins plus courts et ceux voisins (de moins d'une demi longueur d'onde environ) seront conservés.

Comme les interférences ne pourront pas neutraliser complètement l'onde et c'est le chemin que prendra le photon.
(la matière étant aussi une onde, cela vaut pour toutes les particules)

Posté par
ManoaUnDemi
re : Principe de Huygens 23-09-15 à 15:35

Je vous remercie beaucoup !

Posté par
FabriceN
re : Principe de Huygens 06-10-15 à 10:07

A noter cependant que si ce principe est très commode pour comprendre les choses qualitativement, il n'est pas quantitatif (par exemple pour trouver l'amplitude en tout point derriere des fentes d'Young).

Par ailleurs on oublie souvent que ce principe ne fonctionne qu'en espace de dimension impaire ! cf
( toutefois il n'est pas toujours simple de savoir la dimension d'un phénomène. Par exemple les ondes de surfaces se prolongent en fait sous l'eau en exponentielle décroissante. Donc faut il les considérer 3D ? Cependant les vrais "ronds dans l'eau" ont un comportement bien plus complexe que la vision de dessin animé qu'on en a, ça vaut le coup d'observer le reel de temps en temps (lire aussi ) . Signe qu'on n'est pas dans le cas de Huygens ? Je n'ai toujours pas de réponse claire à cette question. )



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